测量及建筑工程测量基础知识.ppt

建筑工程测量湖北城市建设职业技术学院杨晓平,第二章测量及建筑工程测量基础知识,学习目标：通过本章的学习，要求能读懂地形图、熟悉施工总平面图及相关工程设计图纸，掌握地形图的应用方法，掌握直线定向的工作方法，了解衡量测量成果的三种精度标准。,2.1地形图、建筑总平面图的识读及地形图的应用2.1.1基本概念地物和地貌总称为地形。平面图：当测区面积不大，不考虑地球曲率影响，将地面上的各地形点位和图形沿铅垂线方向投影到水平面上，然后依相似原理将投影的点位与图形按一定的比例尺缩小绘在图纸上，这种图称为平面图。地图：若测区范围很大，顾及地球的曲率影响，则可采用特殊的投影方法，将地表面上的各地形元素及图形按适当的比例缩小编绘在图纸上，所形成的图称为地图。地物图：在工程建设中常将表示地物平面位置的图称为地物平面图，也称为地物图。地形图：如果在地图上不仅表示出各地物的位置，而且用等高线等符号把地面上高低起伏的地貌情况表示出来，这种图就称为地形图。,规划图：在地形图上按指定的区域范围，按照场地的使用性质、功能要求，考虑近期与远期的发展，结合环境生态保护等各种因素，进行合理、全面地布置各类功能建筑物、构筑物的平面位置和高程位置，道路的宽度与走向、坡度及高程，各类管线、排水、绿化等的建筑规划设计，所形成的图称为建筑规划设计图简称规划图。如：小区规划图、城镇规划图等。建筑总平面图：是在规划设计图的基础上的进一步完善，其考虑的问题更加深入、细致。在总平面图上既有原有场区的自然地形表达，又有拟建建筑物的整体布局，它系统地反映出了区域范围内新、旧建筑物的位置关系。建筑总平面图上标有新建工程各建筑物、构筑物的平面坐标和设计高程，以及与已有建筑物之间的相关尺寸。可为以后进行细部放样和施工测量提供测设依据。,2.1.2地形图、施工总平面图的识读2.1.2.1地形图的识读地形图中主要描绘的内容是地物和地貌，必须用国家规定的地形图图示符号和注记来表示。1、地形图的作用1）通过对地形图的识读，可以认识地球表面的自然形态与特征，了解测绘区域的各地物与地貌的相互位置关系及整体的地理概况。2）借助地形图，可以了解待建工程的建设地区的自然结构、地形和环境条件等信息，以便使勘测设计工作能充分利用地形条件，优化设计施工方案，使建设更加合理、适用、经济、安全。2、地形图图廓外注记的识读要读懂地形图，首先要了解地形图图廓外的信息、熟悉并掌握其识读方法，在识读过程中本着“先外后内”的原则进行。在地形图的图廓线外标注有接图表、图名和坐标、坐标系统、高程系统、比例尺、地形图测绘的方法、时间、单位、测量人员、附注等。,如上图为某热电厂地形图的内、外图廓示意图。下面以此为例介绍其识读方法。,1）测图比例尺地形图上一段直线的长度与地面上相应线段的实际水平长度之比，称为地形图的比例尺。比例尺有数字比例尺和图示比例尺两类。设图上某一直线长度为d，相应的实地水平距离为D，则图的比例尺为d：D=1：M，其中M为比例尺的分母，M=D/d。故：比例尺也可写成1:M，M越大，分数值越小，则比例尺就愈小。上图中的比例尺为1:2000。在测量中，1:5000、1:2000、1:1000和1:500比例尺为大比例尺。比例尺精度的概念测量中，把地形图上0.1mm所表示的实地水平距离称为对应地形图的比例尺精度。比例尺越大，其图纸表达地物、地貌就越详细和精确，但相应的测绘工作量也会成倍增加。比例尺精度，对测图和设计用图都有重要的意义。首先地形图的比例尺决定了地形图测量时的精度；反过来，应从工程规划、施工实际需要的精度来确定测图比例尺。,2）地形图的坐标系统平面坐标系统：指该幅图在测绘时所选用的平面坐标标准所属的体系。目前一般采用的坐标体系主要有1980年国家大地坐标系、城市坐标系和独立(任意)平面直角坐标系等几种。上图中采用的是任意平面直角坐标系。高程坐标体系：指地形图所采用的高程基准，目前主要有两种基准：1985年国家高程基准系统和设置相对高程。上图中采用1985年国家高程基准系统。相应地还必须在图上规定等高距。,3）图廓、图幅和接图表图幅是指地形图的分幅方式，通常分为矩形分幅和梯形分幅两种。图廓是图幅四周的范围线。图幅有内图廓和外图廓之分。内图廓是地形图分幅时的坐标格网线，也是图幅的边界线。在内图廓外四角处注有坐标值，并在内图廓线内侧，每隔10cm绘有5mm的短线，表示坐标格网线位置。在图幅内每隔10cm绘有坐标格网交叉点。外图廓是距内图廓以外一定距离绘制的加粗平行线，仅起装饰作用。接图表主要用来说明本图幅与相邻图幅的关系，供索取相邻图幅时使用。通常其中间一格画有斜线的代表本图幅，四邻分别注明相应的图号或图名。,4）图名、图号和坐标图名就是本图幅的名称，一般是以本图幅最主要地名、村庄、厂矿企业和行政事业单位的名称而命名。图号即图的编号，用来确定本幅图所在的位置，一般用图廓西南角的坐标来表示，如上图中所示，其图号为“10.021.0”。坐标一般标注在图廓西南角，通常采用坐标千米数表示。5）测量时间和测量作业人员测量时间注在下图廓外的左端，测量人员注在下图廓外的右端。另外，在地形图中还要标注图纸的保密等级和图纸的测绘单位信息。,3、地形图图廓内地形要素的识读1）地物及地物符号在地形图上，表征的地形要素主要是地物和地貌两类。象房屋、道路、河流及森林等地物，在绘制地形图时，应采用国家编制的地形图图式中的规定符号来对应表示。地物符号是指地形图上用来表示地物类别、形状、大小和所处地表面位置的规定符号;,地物符号分为依比例符号、非依比例符号、半依比例符号和地物注记四种。依比例符号:地物的形状和大小均按测图比例尺如实缩小，并用规定的符号描绘在图纸上，这种地物符号称为比例符号，如房屋、湖泊、农田等。半依比例符号:某些带状的狭长地物，如铁路、电线、管道等，其长度可以按比例尺缩绘，但宽度不能按比例尺缩绘，其宽度按规定尺寸绘出，这种符号称为半依比例符号或线形符号.非依比例符号:当地物的实际轮廓较小，无法按测图比例尺直接缩绘到图纸上时，就采用规定的符号来表示，这种符号称为非依比例符号。非依比例符号只能表示物体的位置和类别，不能用来确定物体的尺寸。地物注记:采用文字、数字来说明各地物的属性及名称。这种对地物加以说明的文字、数字或特有符号，称为地物注记。,2）地貌符号地球表面上高低起伏的各种形态被称为地貌。根据地表起伏变化的大小，地貌分为平地、丘陵、山地、高山地等。地貌在地形图上用等高线表示。等高线：一定区域范围内的地面上高程相等的各相邻点所连成的封闭曲线称为等高线。自然界中水库内静止的水面与地表相交形成的闭合曲线就是一条等高线。等高距：相邻两条等高线之间的高差称为等高距，用h表示。在同一幅地形图上等高距应该是相等的，等高线平距:相邻等高线之间的水平距离称为等高线平距。等高线的疏密程度表明了地面坡度的大小，等高线愈密，即等高线平距愈小，地面坡度愈陡；等高线愈稀，即平距愈大，则地面坡度愈缓；地面坡度相等，等高线平距相等。等高距h与等高线平距D的比值即为地面坡度i，即i=h/D。,3）等高线的分类地形图上的等高线分为首曲线、计曲线、间曲线、助曲线。首曲线：在同一幅地形图上，按规定的基本等高距描绘的等高线，首曲线用0.15mm的细实线描绘。计曲线：凡是高程能被5倍基本等高距整除的等高线，也称加粗等高线，计曲线用0.3mm的粗实线描绘并标上等高线的高程。间曲线：按1/2基本等高距描绘的等高线，主要显示首曲线不能表示出的局部地貌，间曲线用0.15mm的细长虚线描绘。助曲线：按1/4基本等高距描绘的等高线，主要显示首曲线不能表示出的局部地貌，助曲线用0.15mm的细短虚线描绘。如山头和洼地、山脊与山谷等的等高线，其区别在于等高线上的数值标注或示坡线方向不同。示坡线是垂直于等高线并指示坡度降落方向的短线，示坡线往外标注是山头(或山脊)，往内标注是洼地(或山谷)。,2.1.2.2建筑总平面图及建筑施工图的识读设计图纸是施工测量的主要依据，因而对于测设人员来讲，能看懂建筑工程设计图纸是其必备的基本能力。在测设前应对建筑相关图纸进行仔细阅读以弄清建筑物的各种尺寸和施工要求，以及施工建筑物与相邻地物的相互关系，为进行施工测设做好准备工作。一般而言，进行施工测量时，必须具备建筑总平面图、建筑施工平面图、立面图和剖面图、基础平面图和基础详图、设备基础图和管网图等设计图纸资料，在这些图纸上给出了施工建筑物的各种尺寸数据，测设人员应对这些图纸逐一进行识读。,某寝室底层平面图,二层平面图,2.1.2.2建筑总平面图及建筑施工图的识读1、定位轴线：在建筑平面图中，采用轴线网格划分平面，使房屋的平面布置以及构件和配件趋于统一，这些轴线叫定位轴线，它是确定房屋主要承重构件(墙、柱、梁)位置及标注尺寸的基线。国标规定：水平方向的轴线自左至右用阿拉伯数字依次连续编为、；竖直方向自下而上用大写拉丁字母依次连续编为。如建筑平面形状较特殊，也可用采用分区编号的形式来编注轴线，其方式为“分区号该区轴线号”一般承重墙柱及外墙等编为主轴线，非承重墙、隔墙等编为附加轴线(又叫分轴线)。轴线线圈用细实线画出，直径为8mm。,2.1.2.2建筑总平面图及建筑施工图的识读、平面图的尺寸标注建筑平面图标注的尺寸有外部尺寸和内部尺寸。1)外部尺寸：在水平方向和竖直方向各标注三道。最外一道尺寸标注房屋水平方向的总长、总宽、称为总尺寸；中间一道尺寸标注房屋的开间、进深，称为轴线尺寸(注：一般情况下两横墙之间的距离称为“开间”；两纵墙之间的距离称为“进深”)。最里边一道尺寸标注房屋外墙的墙段及门窗洞口尺寸，称为细部尺寸。如果建筑平面图图形对称，宜在图形的左边、下边标注尺寸，如果图形不对称，则需在图形的各个方向标注尺寸，或在局部不对称的部分标注尺寸。,2.1.2.2建筑总平面图及建筑施工图的识读2)内部尺寸：应标出各房间长、宽方向的净空尺寸，墙厚及与轴线的关系、柱子截面、房屋内部门窗洞口、门垛等细部尺寸。3、标高、门窗编号：平面图中应标注不同楼地面标高，房间及室外地坪等标高。为编制概预算的统计及施工备料，平面图上所有的门窗都应进行编号。门常用“M，”、“M。，”，或“M一1”、“M一2”等表示，窗常用“c”、“cz”或“C一1”、“C一2”表示，也可用标准图集上的门窗代号来编注门窗，如“X一0924”表示全板镶板门、门洞宽900，门洞高2400；“B1515”表示玻窗，窗洞宽1500，窗洞高1500等。,2.1.2.2建筑总平面图及建筑施工图的识读立面图和剖面图，给出了基础、室内外地坪、门窗、楼板、屋架、屋面等处的设计相对标高。基础平面图和基础详图，给出了基础轴线、基础宽度和标高的尺寸数据和相互关系。设备基础图和管网图，给出了基础大小和相互间关系的数据以及标高数据和管网的设计数据与布置位置。总之，在进行施工测量之前，对施工平面图的识读，是进行施工放样的一项很重要的工作，识读准确与否，直接关系到测设数据的计算，也就最终决定了施工放样测量的精度和建筑物的定位位置，因此一定要掌握好建筑图纸的识读方法。,2.1.3直线定向的概念及方向的表达方法确定地面直线与标准方向间的水平夹角称为直线定向。1、标准方向的分类1）真子午线方向：地表任一点P与地球旋转轴所组成的平面与地球表面的交线称为P点的真子午线；真子午线在P点的切线方向称为P点的真子午线方向。地表任一点的真子午线方向可以应用天文测量方法或者陀螺经纬仪来测定。,2)磁子午线方向：地表任一点与地球磁场南北极连线所组成的平面与地球表面交线称为点的磁子午线，磁子午线在点的切线方向称为点的磁子午线方向。可以应用罗盘仪来测定，在点安置罗盘，磁针自由静止时其轴线所指的方向即为点的磁子午线方向。3)坐标纵轴方向：过地表任一点且与其所在的高斯平面直角坐标系或者假定坐标系的坐标纵轴平行的直线称为点的坐标纵轴方向。,2、直线方向的表示方法在测量工作中，通常用方位角来表示直线的个方向。其定义为：由标准方向的北端起，顺时针到直线的水平夹角。方位角的取值范围为“0360”。,3、三种方位角之间的关系,4、用罗盘仪测定磁方位角1)罗盘仪的构造罗盘仪是测量直线磁方位角的仪器，如图所示。该仪器构造简单，使用方便，但精度不高，外界环境对仪器的影响较大。当测区内没有国家控制点可用，需要在小范围内建立假定坐标系的平面控制网时，可用罗盘仪测量磁方位角，作为该控制网起始边的坐标方位角。罗盘仪的主要部件有磁针、刻度盘、望远镜和基座。磁针：磁针用人造磁铁制成，磁针在度盘中心的顶针尖上可自由转动。为了减轻顶针尖的磨损，在不用时，可用位于底部的固定螺旋升高杠杆，将磁针固定在玻璃盖上。,刻度盘：用钢或铝制成的圆环，随望远镜一起转动，每隔10有一注记，按逆时针方向从0注记到360，最小分划为1或30。刻度盘内装有一个圆水准器或者两个相互垂直的管水准器，用手控制气泡居中，使罗盘仪水平。望远镜：罗盘仪的望远镜与经纬仪的望远镜结构基本相似，也有物镜对光、目镜对光螺旋和十字丝分划板等，其望远镜的视准轴与刻度盘的0分划线共面，如图所示。基座：采用球臼结构，松开球臼接头螺旋，可摆动刻度盘，使水准气泡居中，度盘处于水平位置，然后拧紧接头螺旋。望远镜：罗盘仪的望远镜与经纬仪的望远镜结构基本相似，也有物镜对光、目镜对光螺旋和十字丝分划板等，其望远镜的视准轴与刻度盘的0分划线共面，如图所示。2)用罗盘仪测定直线磁方位角的方法(1)欲测直线AB的磁方位角，将罗盘仪安置在直线起点A，挂上垂球对中；(2)松开球臼接头螺旋，用手前、后、左、右转动刻度盘，使水准器气泡居中，拧紧球臼接头螺旋，(3)使仪器处于对中和整平状态。松开磁针固定螺旋，让它自由转动，然后转动罗盘，用望远镜照准B点标志，待磁针静止后，按磁针北端(一般为黑色一端)所指的度盘分划值读数，即为AB边的磁方位角角值，如图所示。(4)使用时，要避开高压电线和避免铁质物体接近罗盘，在测量结束后，要旋紧固定螺旋将磁针固定。,5、直线的坐标方位角,2.1.4地形图的基本应用地形图的应用内容包括：在地形图上，确定点的坐标、点与点之间的距离和直线间的夹角；确定直线的方位；确定点的高程和两点间的高差；勾绘出集水线(山谷线)和分水线(山脊线)，标志出洪水线和淹没线；计算制定范围的面积和体积，由此确定地块面积、土石方量、蓄水量、矿产量等；了解各种地物、地类、地貌等的分布情况，计算诸如村庄、树林、农田等数据，获得房屋的数量、质量、层次等资料；截取断面，绘制断面图。利用地形图作底图，可以编绘出一系列专题地图，如地质图、水文图、农田水利规划图、土地利用规划图、建筑物总平面图、城市交通图和地籍图等。,2.1.4工程建设中的地形图应用1、按指定方向绘制纵断面图在进行道路、隧道、管线等工程设计时，需要了解两点之间的地面起伏情况，这时，可根据地形图中的等高线来绘制断面图。如图(a)所示，在地形图上作A，B两点的连线，与各等高线相交，各交点的高程即为交点所在等高线的高程，而各交点的平距可在图上用比例尺量得。在毫米方格纸上画出两条相互垂直的轴线，以横轴AB表示平距，以垂直于横轴的纵轴表示高程，在地形图上量取A点至各交点及地形特征点的平距，并把它们分别转绘在横轴上，以相应的高程作为纵坐标，得到各交点在断面上的位置。连接这些点，即得到AB方向的断面图。为了更明显地表示地面的高低起伏情况，断面图上的高程比例尺一般比平距比例尺大520倍。,2.1.4工程建设中的地形图应用2、确定汇水面积修筑道路时，有时要跨越河流或山谷，这时就必须建设桥梁或涵洞，兴修水库必须筑坝拦水。桥梁、涵洞孔径的大小，水坝的设计位置与坝高，水库的蓄水量等，需要根据汇集于这个地区的水流量来确定。汇集水流量的面积称为汇水面积(catchmentarea)。由于雨水是沿山脊线(分水线)向两侧山坡分流，所以汇水面积的边界线是由一系列的山脊线连接而成的。如图所示，一条公路经过山谷，拟在P处架桥或修涵洞，,其孔径大小应根据流经该处的流水量决定，而流水量又与山谷的汇水面积有关。由山脊线和公路上的线段所围成的封闭区域A-B-C-D-E-F-G-H-I的面积，就是这个山谷的汇水面积。量出该面积的值，再结合当地的气象水文资料，便可进一步确定流经公路P处的水量，为桥梁或涵洞的孔径设计提供依据。确定汇水面积的边界线时，应注意以下几点：1)边界线(除公路AB段外)应与山脊线一致，且与等高级垂直；2)边界线是经过一系列的山脊线、山头和鞍部的曲线，并在河谷的指定断面(公路或水坝的中心线)闭合。,2.1.4工程建设中的地形图应用3、场地平整时的填挖边界确定和土方量计算场地平整有两种情形，其一是平整为水平场地，其二是整理为倾斜面。1)平整为水平场地图所示为某场地的地形图，假设要求将原地貌按照挖填平衡的原则改造成水平面，土方量的计算步骤如下：在地形图上绘制方格网方格网大小取决于地形的复杂程度、地形图比例尺的大小和土方计算的精度要求，一般地，方格边长为图上2cm。各方格顶点的高程用线性内插法求出，并注记在相应顶点的右上方，如图所示。,2.1.4工程建设中的地形图应用4、建筑设计中的地形图应用建筑设计要求考虑现场的地形特点，不剧烈改变地形的自然形态，使设计建筑物与周围景观环境比较自然地融为一体，可以避免开挖大量的土方，节约建设资金，和不破坏周围的环境状态，如地下水、土层、植物生态和地区的景观环境。地形对建筑物布置的间接影响主要是自然通风和日照效果两方面。由地形和温差形成的地形风，往往对建筑通风起主要作用，常见的有山阴风、顺坡风、山谷风、越山风和山垭风等，在布置建筑物时，需结合地形并参照当地气象资料加以研究。为达到良好的通风效果，在迎风坡，高建筑物应置于坡上；在背风坡，高建筑物应置于坡下。把建筑物斜列布置在鞍部两侧迎风坡面，可充分利用垭口风，以取得较好的自然通风效果。建筑物布列在山堡背风坡面两侧和正下坡，可利用绕流和涡流获得较好的通风效果。在平地，日照效果与地理位置、建筑物朝向和高度、建筑物间隔有关；,而在山区，日照效果除了与上述因素有关外，还与周围地形、建筑物处于向阳坡或背阳坡、地面坡度大小等因素密切相关，日照效果问题就比平地复杂得多，必须对每个建筑物进行个别的具体分来决定。在建筑设计中，既要珍惜良田好土，尽量利用薄地、荒地和空地，又要满足投资省、工程量少和使用合理等要求。如建筑物应适当集中布置，以节省农田，节约管线和道路；建筑物应结合地形灵活布置，以达到省地、省工、通风和日照效果均好的目的；公共建筑应布置在小区的中心；对不宜建筑的区域，要因地制宜地利用起来，如在陡坡、冲沟、空隙地和边缘山坡上建设公园和绿化地；自然形成或由采石、取土形成的大片洼地或被地，因其高差较大，可用来布置运动场和露天剧场；高地可设置气象台和电视转播站等等。建筑设计中所需要的上述地形信息，大部分都可以在地形图中找到。,2.1.4工程建设中的地形图应用5、给排水设计中的地形图应用选择自来水厂的厂址时，要根据地形图确定位置。如厂址设在河流附近，则要考虑到厂址在洪水期内不会被水淹没，在枯水期内又能有足够的水量。水源离供水区不应太远，供水区的高差不应太大。在0.5l地面坡度的地段，比较容易排除雨水。在地面坡度较大的地区内，要根据地形分区排水。由于雨水和污水的排除是靠重力在沟管内自流的，因此，沟管应有适当的坡度，在布设排水管网时，要充分利用自然地形，如雨水干沟应尽量设在地形低处或山谷线处，这样，既能使雨水和污水畅通自流，又能使施工的土方量最小。在防洪、排涝、涵洞和涵管等工程设计中，经常需要在地形图上确定汇水面积作为设计的依据。,2.1.4工程建设中的地形图应用6、城市规划用地分析的地形图应用城市用地在规划设计以前，首先应按建筑、交通、给水和排水等对地形的要求，分析所用地的地形，并在地形图上标明不同坡度的地区的地面水流方向、分水线和集水线等，以便合理地利用地形和改造原有地形。下面以下图为例进行分析讨论。图示地形有下列特点：1)惠家村以西有一座不太高的小山；2)惠家村东南有一条河流(青水河)，河南岸有一沼泽地；3)在青南公路以北有一个高出地面约30m的小丘，小丘东西向地势较南北向平缓；4)惠家村以西的地形，从75m等高线以上较陡，5575m等高线一段渐趋平缓，从55m等高线以下更为平坦。总的来说，这块地形除了小山和小丘外还是比较平缓的。,6、城市规划用地分析的地形图应用了解了上述地形特点以后，再作如下进一步的分析：l)根据地形起伏情况，从小山山顶向东北到小丘可找出分水线，从小山向东到青南公路找出分水线，分水线的一段与青南公路东段相吻合。在分水线和之间可找到集水线。根据地势情况，定出地面水流方向(最大坡度方向)。在分水线以北的地面水排向小丘和小丘以北，在分水线以南的地面水则向青水河汇集；2)青水河南面的沼泽地区，需做工程地质和水灾地质等的分析以后，才能确定其用途。分析见下图：,2.2.1、测量误差的概念,2.2测量误差基本知识,2.2.2、偶然误差的特性,2.2测量误差基本知识,解法一：定义法,解法二：Excel法,谢谢大家！,